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Die Erfindung geht aus von einer Tastschalteranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es sind Bedienelemente bekannt, die als Wipptaster mit einer Wipptaste ausgebildet sind. Ein Druck auf eine Seite der Wipptaste führt zu einem Schalten bzw. Betätigen des Bedienelements, und üblicherweise ist die Wipptaste an beiden Seiten federgelagert, so dass sie sich nach dem Betätigen selbständig wieder in einer Nulllage ausrichtet, d. h. durch ein oder mehrere Federelemente rückgestellt werden kann. Die Federlagerung kann z. B. durch eine jeweils an einer (Unter-)Seite der Wipptaste angreifende Druckfeder oder Zugfeder erfolgen, die sich in der Nulllage auch in einer weitgehend vorspannungsfreien Anordnung befinden. Die Federlagerung kann auch direkt mittels zu betätigenden Schaltdomen erzielt werden, wenn die Schaltdome eine Federkraft ausüben können. Eine Federlagerung allein mittels der Schaltdome ist jedoch meist nicht ausreichend, so dass häufig mindestens ein von den Schaltdomen separates Federelement vorgesehen werden muss.
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Ein derartiger Wippschalter gemäß dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. Der Wippschalter 1 umfasst dabei eine zentrales Lagerelement 2 zur Lagerung einer Taste 3, die in Relation zum Lagerelement 2 gekippt werden kann. Beim Kippen dieser Taste 3 wird über einen Betätigungsstößel 4 ein Schalter 5 betätigt. Zur Rückstellung der Taste 3 ist dabei an jedem Betätigungsstößel 4 jeweils ein Rückstellelement 6 vorgesehen. Die Taste 3 wird dabei durch die Rückstellkräfte der Rückstellelemente 6 in ihrer Nullposition gehalten.
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Nachteilig bei einer derartigen Anordnung ist, dass zum Betätigen der Taste 3 keine Anfangsbetätigungskraft vorgesehen werden kann, da selbst bei einer Vorspannung der Rückstellelemente 6 die daraus resultierenden an der Taste 3 angreifenden Kräfte in Bezug auf das zentrale Lagerelement in entgegengesetzte Richtungen wirken, d. h. die eine im Urzeigersinn und die andere entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf das zentrale Lagerelement. Somit kompensieren sich diese Kräfte zumindest bei einer anfänglichen Betätigung der Taste 3. Dies hat zum einen eine nicht sonderlich angenehme Haptik des Wipptasters 1 zur Folge, da durch die leichte Auslenkung der Taste 3 aus ihrer Nullposition das Gefühl einer sehr instabilen Gleichgewichtslage entsteht, und zum anderen können bedingt durch Abnutzungserscheinungen im Laufe der Zeit die Rückstellkräfte unterschiedlich sein, so dass die Taste in ihrer Gleichgewichtsposition nicht mehr horizontal, sondern leicht gekippt ist. Diese Instabilitäten und starken Toleranzanfälligkeiten in der Nulllage beeinträchtigen somit die Haptik, das Bedienempfinden und auch die Funktionsfähigkeit der Taste 3 enorm.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 013 678 A1 zeigt ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, mit einer Taste zum Betätigen von vier Schaltdomen über einen federgelagerten kreuzförmigen Arm, welcher zwischen der Taste und den Schaltdomen angeordnet ist und seitens der Taste in einer Kugelschale und seitens der Schaltdome in einer kegelförmigen Lagerstütze gelagert ist. Eine Kraft zum Rückstellen der Taste in eine Nulllage kann über die Schaltdome aufgebracht werden, welche in der Nulllage jeweils mit dem Arm gekuppelt sind. Eine zusätzliche Federkraft zum Rückstellen der Taste in die Nulllage kann durch eine auf Druck beanspruchte Blattfeder aufgebracht werden, welche zwischen dem Arm und einem Teil des Gehäuses angeordnet ist und von unten seitens der kegelförmigen Lagerstütze an dem Arm angreift. Auch bei dieser Anordnung tritt das Problem auf, dass es mit fortschreitender Einsatzdauer beispielsweise zu einer einseitigen Beanspruchung der Blattfeder und/oder der Schaltdome kommen kann, wodurch sich die Nulllage der Taste neigen kann, was zu Einbußen im Bedienkomfort und in der Haptik führt. Darüber hinaus kann auch bei dieser Anordnung keine Anfangsbetätigungskraft vorgesehen werden, da die mit dem kreuzförmigen Arm gekoppelte Blattfeder auch bei einer Federvorspannung somit an der mit dem Arm gekoppelte Taste angreifende Kräfte hervorruft, die sich bei einer Betätigung der Taste kompensieren.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 022 945 B3 zeigt einen Wippschalter mit einer an einer Kugelfläche, welche am Gehäuse befestigt ist, schwenkbar gelagerten Taste, die starr mit einem Raststück verbunden ist. Zwischen dem Raststück und der Kugelfläche ist eine Schraubendruckfeder angeordnet. Das Raststück weist weiterhin eine hohlkelgelförmige Vertiefung auf, an deren tiefster Stelle sich die Feder mit ihrer unteren Ende in der Nullposition des Wippschalters abstützt. Die Feder ist dabei vorgespannt, so dass die unbetätigte Taste durch die Federspannung in ihrer Nullposition gehaten werden kann. Wird die Taste betätigt, so verschiebt sich durch die damit einhergehenden Drehung des Raststücks der Federfußpunkt zu einer höherliegenden Position der kegelförmigen Aussparung des Raststücks, wodurch die Feder zusammengedrückt wird. Wird die Taste losgelassen, so wird sie durch Ausdehnung der Feder wieder in die Nullposition gebracht. Diese Art der Rückstellung bringt einen relativ hohen Platzbedarf mit sich. Auch ist die Abstimmung zwischen den einzelnen Komponenten recht aufwändig und daher in der Herstellung teuer.
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Die
DE 199 56 885 A1 beschreibt ein Befehlsgerät mit einem Betätiger, der wenigstens zwei erste Stößelelemente aufweist und einen Schaltapparat, der wenigstens zwei räumlich getrennte Kontaktgeber umfasst, wobei jeweils ein Kontaktgeber über ein zugeordnetes Stößelelement und ein zusätzlich dazwischenlegendes zweites Stößelelement betätigbar ist. Dabei sind die jeweils zweiten Stößelelemente starr miteinander verbunden und bilden ein einziges Druckstück.
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Die
JP 2010 198 925 A beschreibt eine Wipptaste, die durch Federn in ihre Nullposition rückstellbar ist.
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Die
DE 10 2010 054 738 A1 beschreibt eine Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Diese umfasst zumindest zwei elektronische Schalter, wie auch eine Wipptaste, welche ausgehend von einer Ruhestellung in eine erste Betätigungsstellung, in welcher ein erster der Schalter betätigt ist, und weiterhin in eine zweite Betätigungsstellung, in welcher ein zweiter der Schalter betätigt ist, um eine Schenkachse schwenkbar ist. Zu jedem Schalter ist jeweils ein Stellelement bereitgestellt, mittels welchem eine Betätigungskraft von der Wipptaste auf den zugeordneten Schalter einleitbar ist. Dabei sind zumindest in der Ruhestellung der Wipptaste die Stellelemente federnd vorgespannt an der Wipptaste abgestützt.
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Die
JP 2005 310 413 A beschreibt eine Tastschalteranordnung mit einer Wipptaste, durch deren Kippen in eine jeweilige Richtung ein jeweiliger Schalter über einen zugeordneten Stößel betätigbar ist. Weiterhin ist mit den Stößeln eine Feder gekoppelt.
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Die
JP 2005 032 678 A beschreibt eine Tastschalteranordnung mit einer Wipptaste und zwei Schaltern, die jeweils durch Kippen der Wipptaste in eine jeweilige Richtung betätigbar sind.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Tastschalteranordnung bereitzustellen, welche auf möglichst kostengünstige und einfache Weise eine möglichst stabile und spielfreie Nullposition eines Tasterelements ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Tastschalteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Tastschalteranordnung weist eine Kontaktbasis auf, auf welcher mindestens ein erstes und ein zweites Schalterelement angeordnet ist, und ein Tasterelement, das an einem in Bezug auf die Kontaktbasis ortsfesten Lagerpunkt um mindestens eine Raumachse kippbar angeordnet ist. Weiterhin weist die Tastschalteranordnung mindestens einen ersten und einen zweiten Betätigungsstößel auf, welche jeweils zwischen dem Tasterelement und der Kontaktbasis angeordnet sind. Dabei sind die Betätigungsstößel derart mit dem Tasterelement gekoppelt, dass bei einem Kippen des Tasterelements um die mindestens eine Raumachse aus einer Nullposition in eine erste Richtung der erste Betätigungsstößel das erste Schalterelement betätigt und bei einem Kippen des Tasterelements um die mindestens eine Raumachse aus der Nullposition in eine zweite Richtung der zweite Betätigungsstößel das zweite Schalterelement betätigt. Erfindungsgemäß weist die Tastschalteranordnung eine Rückstelleinrichtung auf, die zumindest zum Teil bewegbar gegenüber der Kontaktbasis in eine Rückstellrichtung angeordnet ist und ein Rückstellelement aufweist, welches in Rückstellrichtung komprimierbar ist. Dabei ist die Rückstelleinrichtung mit den Betätigungsstößeln derart gekoppelt, dass eine durch das Rückstellelement bewirkte Rückstellkraft über die Betätigungsstößel auf das Tasterelement übertragbar ist.
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Die Rückstellung des Tasterelement nach einer Betätigung kann also allein durch ein einziges Rückstellelement bewirkt werden, wodurch es auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht wird, dass eine Anfangsbetätigungskraft größer Null eingestellt werden kann, die erforderlich ist, um die Taste aus der Nullposition in eine betätigte Kipplage zu bringen. Darüber hinaus wird dies vor allem in Kombination damit ermöglicht, dass die durch das Rückstellelement bewirkte Rückstellkraft über die Betätigungsstößel, und nicht direkt, auf das Tasterelement übertragbar ist. Dies ermöglicht eine Ausgestaltung der Kopplung zwischen der Rückstelleinrichtung und den Betätigungsstößeln, durch welche eine Kräftekompensation bei einer anfänglichen Betätigung der Taste verhindert werden kann. Auch können einseitige Abnutzungserscheinungen vermieden werden und gleichzeitig kann durch die Verwendung eines Rückstellelements und die Kopplung dieses mit allen Betätigungsstößeln eine besonders gleichmäßige Rückstellkraftverteilung auf dem Tasterelement ermöglicht werden. So wird durch eine sehr einfache und kostengünstige Anordnung eine äußerst stabile Nulllagenzentrierung bei geringer Toleranzanfälligkeit ermöglicht, die darüber hinaus die Bedienfreundlichkeit erhöht und insbesondere die haptische Eigenschaften verbessert.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Rückstelleinrichtung mit den Betätigungsstößeln derart gekoppelt, dass durch die über die Betätigungsstößel übertragene Rückstellkraft das Tasterelement ohne äußere Krafteinwirkung in der Nullposition haltbar ist, wobei die Nullposition eine stabile Gleichgewichtslage des Tasterelements darstellt.
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Die Nullposition ist dabei bevorzugt eine Lage des Tasterelements, bei der das Tasterelement mit einer Betätigungsoberfläche, die von der Kontaktbasis wegzeigt, senkrecht zur einer jeweiligen Längserstreckungsrichtung der Betätigungsstößel ausgerichtet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Betätigungsstößel, welche bevorzugt mit ihrer Längserstreckungsrichtung parallel zueinander angeordnet sind, in einem gleichen radialen Abstand zur Rückstelleinrichtung angeordnet sind, wobei eine radiale Richtung ausgehend von der Rückstelleinrichtung senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Betätigungsstößel definiert ist. In dieser Weise befindet sich die Rückstelleinrichtung, und insbesondere das Rückstellelement, im Zentrum der Anordnung bzw. im Zentrum bzw. der Mitte zwischen den Betätigungsstößeln. Dabei sind die Betätigungsstößel weiterhin bevorzugt derart mit der Rückstelleinrichtung gekoppelt, dass die auf die Betätigungsstößel übertragene Rückstellkraft für alle Betätigungsstößel die Gleiche ist. Durch die symmetrische Anordnung, insbesondere dadurch, dass so die Kopplungspunkte, an denen die Betätigungsstößel mit dem Tasterelement gekoppelt sind, sich in einem gleichen Abstand zum Lagerpunkt, an welchem das Tasterelement kippbar angeordnet ist, befinden, kann eine besonders stabile Anordnung bereitgestellt werden und eine ungleichmäßige Beanspruchung einzelner Komponenten der Anordnung vermieden werden.
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Die Ausgestaltung der Kopplung zwischen der Rückstelleinrichtung und den Betätigungsstößeln ermöglicht aber auch eine asymmetrische Anordnung der Betätigungsstößel in Bezug auf die Stützeinrichtung. Denn die Kopplung ist derart ausgestaltet, dass selbst bei an den Kopplungspunkten angreifenden Rückstellkräfte in unterschiedlichem Abstand zum Lagerpunkt des Tasterelements ohne äußere Krafteinwirkung keine Drehung bzw. Kippung des Tasterelements bewirkbar ist. D. h. auch für den Fall einer asymmetrischen Anordnung ist das Tasterelement in seiner Nullposition haltbar. Bevorzugt ist dennoch eine symmetrische Ausgestaltung der Anordnung, aber durch die Ausbildung der Kopplung zwischen der Rückstelleinrichtung und den Betätigungsstößeln wird es auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht, Fertigungstoleranzen, welche keine exakt symmetrische Ausbildung zulassen, zu kompensieren und dennoch eine stabile und genaue toleranzfreie Nullposition des Tasterelements zu gewährleisten.
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Darüber hinaus kann durch geeignete Wahl des Rückstellelements bzw. dadurch, dass das Rückstellelement so angeordnet werden kann, dass es, wenn sich das Tasterelement in der Nullposition befindet, zum Teil komprimiert ist, so dass auch wenn sich das Tasterelement in der Nullposition befindet, Rückstellkräfte resultierend aus dem komprimierten Rückstellelement auf das Tasterelement übertragen werden, das Tasterelement besonders stabil in seiner Nullposition gehalten werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Betätigungsstößel derart mit dem Tasterelement gekoppelt, dass keine Zugkraft vom Tasterelement auf die Betätigungsstößel ausübbar ist. Dies kann beispielsweise auf sehr einfache Weise dadurch bewerkstelligt werden, das das Tasterelement an den entsprechenden Kopplungspunkten auf die Betätigungsstößel kontaktierend auflegbar ist, insbesondere ohne feste Verbindung, so dass bei einem Kippen des Tasterelements der zur Kipprichtung korrespondierende Betätigungsstößel in Richtung der Kontaktbasis bewegbar ist, jedoch der andere Betätigungsstößel bzw. die anderen Betätigungsstößel bei mehr als zwei Betätigungsstößeln dabei keine Zugkraft durch das Tasterelement erfährt bzw. erfahren.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Betätigungsstößel derart mit dem Tasterelement und der Rückstelleinrichtung gekoppelt, dass bei einem Kippen des Tasterelements um die mindestens eine Raumachse aus einer Nullposition in die erste Richtung der erste Betätigungsstößel in Richtung der Kontaktbasis bewegbar ist und der zweite Betätigungsstößel vom Tasterelement und von der Rückstelleinrichtung derart entkoppelt ist, dass keine Kraft zwischen dem Tasterelement und dem zweiten Betätigungsstößel und zwischen der Rückstelleinrichtung und dem zweiten Betätigungsstößel übertragbar ist. Dies gilt insbesondere auch in umgekehrter Weise, d. h. bei Vertauschen des ersten und zweiten Betätigungsstößels und auch für mehr als zwei Betätigungsstößeln. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass bei einem Niederdrücken eines Betätigungsstößels durch Kippen des Tasterelements alle anderen Betätigungsstößel ihre Position beibehalten, von dieser Bewegung also entkoppelt sind und insbesondere kräftefrei sind. Der große Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist, dass dadurch eine besonders stabile Nullposition des Tasterelements ermöglicht wird und die Haptik beim Betätigen des Tasterelements verbessert werden kann. Es kann nämlich durch diese Ausgestaltung erreicht werden, dass zum Kippen des Tasterelements eine vorgegebene Anfangsbetätigungskraft vorgesehen werden kann.
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Dieses Vorsehen einer Anfangsbetätigungskraft kann insbesondere dadurch bewirkt werden, dass das Rückstellelement zum Teil komprimiert ist, wenn sich das Tasterelement in der Nullposition befindet. Daher ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, das Rückstellelement bei einem Befinden des Tasterelements in der Nullposition zum Teil komprimiert. Insbesondere so, dass aus dieser Kompression bei unbetätigter Tastschalteranordnung bereits eine Rückstellkraft resultiert, die über die Betätigungsstößel auf das Tasterelement übertragen wird, wodurch eine dieser Rückstellkraft entsprechende, von Null verschiedene Anfangsbetätigungskraft zum Kippen des Tasterelements erforderlich ist. Dabei kann die Kompression bzw. der Grad der Kompression so eingestellt werden, dass eine gewünschte Anfangsbetätigungskraft bewirkt wird. Somit wird auf besonders einfache und vorteilhafte Weise ermöglich, eine Anfangsbetätigungskraft zur Betätigung des Tasterelements vorzusehen, die so bemessen ist, dass eine optimale Haptik und ein möglichst gutes Bedienempfinden bereitgestellt wird. Die Anfangsbetätigungskraft liegt dabei bevorzugt in einem Wertebereich zwischen 0, 5 N (Newton) und 2 N, besonders bevorzugt beispielsweise bei 1 N. Dadurch kann ein besonders angenehmes und komfortables Betätigungsgefühl bereitgestellt werden bei gleichzeitiger Gewährleistung einer äußerst stabilen und wackelfreien Nullposition des Tasterelements.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Rückstelleinrichtung ein erstes Kopplungselement auf, welches von einer Außenseite der Rückstelleinrichtung zumindest in Richtung eines jeweiligen Betätigungsstößels hervorsteht. Weiterhin weist jeder Betätigungsstößel jeweils ein zweites Kopplungselement auf, welches von dem jeweiligen Betätigungsstößel zumindest in Richtung der Rückstelleinrichtung hervorstehet, wobei das erste Kopplungselement starr in Bezug auf die Rückstelleinrichtung ausgebildet ist und das jeweilige zweites Kopplungselement starr in Bezug auf den jeweiligen Betätigungsstößel ausgebildet ist, wobei das erste und die zweiten Kopplungselemente weiterhin derart ausgebildet sind, dass eine in Richtung des Tasterelements weisende Oberseite des ersten Kopplungselements mit den in Richtung der Kontaktbasis weisenden Unterseiten der zweiten Kopplungselemente jeweils kontaktierbar ist.
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Durch diese Ausgestaltung wird auf sehr einfache und vorteilhafte Weise die vorher beschriebene Kräfteentkopplung bzw. die Entkopplung der nicht betätigten Betätigungsstößel von der Rückstelleinrichtung bei einem Kippen des Tasterelements ermöglicht. Denn wird das Tasterelement in eine Richtung gekippt, wird dabei der korrespondierende Betätigungsstößel nach unten bewegt und damit auch das mit diesem starr verbundene zweite Kopplungselement, dessen Unterseite durch Kontaktieren der Oberseite des ersten Kopplungselements die mit diesem starr verbundene Rückstelleinrichtung ebenfalls nach unten bewegt, wodurch das Rückstellelement (weiter) komprimiert wird. Gleichzeitig bedingt diese Bewegung des ersten Kopplungselements nach unten, dass dessen Oberseite von den Unterseiten der zweiten Kopplungselemente aller anderen, nicht nach unten bewegten Betätigungsstößel, entkoppelt.
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Das erste Kopplungselement kann dabei beispielsweise ringförmig in Form eines Kragens von der Außenseite der Rückstelleinrichtung, insbesondere senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung der Betätigungsstößel, hervorstehen. Eine geschlossenen Ringform ist dabei jedoch nicht zwingend erforderlich, das erste Kopplungselement kann auch segmentiert ausgeführt sein, so dass einzelne Segmente zumindest in Richtung der Betätigungsstößel hervorstehen, um mit diesen koppeln zu können. Die zweiten Kopplungselemente, welche beispielsweise zungenförmig ausgebildet sein können, erstrecken sich dabei ebenfalls bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der jeweiligen Betätigungsstößel, da durch diese Ausbildung eine besonders gute Kraftübertragung zwischen dem ersten und den zweiten Kopplungselementen ermöglicht wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Rückstellelement als Feder ausgebildet und/oder zumindest zum Teil aus einem elastischen Material, z. B. Gummi, gebildet und/oder als elastische mit einem Fluid gefüllte Hülle ausgebildet, so dass eine gewisse Rückstellkraft durch eine reversible Kompressibilität des Materials bzw. des Rückstellelements bereitgestellt werden kann. Weiterhin kann das Rückstellelement beispielsweise an einer Unterseite der Rückstelleinrichtung angeordnet sein, so dass das Rückstellelement an der Kontaktbasis angeordnet ist.
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Darüber hinaus kann die Tastschalteranordnung natürlich noch weitere Rückstellelemente umfassen, beispielsweise so dass auch an jedem Betätigungsstößel ein Rückstellelement angeordnet ist, bevorzugt an deren Unterseite und ebenfalls an der Kontaktbasis angeordnet. Diese können zur weiteren Stabilisierung beitragen und insbesondere die jeweiligen Betätigungsstößel im Fall einer (Kräfte-)Entkopplung von der Rückstelleinrichtung und vom Tasterelement in ihrer Position halten, so dass diese nicht nach unten (in Richtung der Kontaktbasis) fallen und versehentlich das korrespondierende Schalterelement betätigen, wenn gerade ein anderer Betätigungsstößel über das Tasterelement betätigt wird.
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Des Weiteren ist die Tastschalteranordnung bevorzugt als 2-Wege-Taster oder als 4-Wege-Taster ausgebildet, da dies für die meisten Anwendungsfälle vorteilhaft ist. Sie kann aber natürlich auch als 3-Wege-, 5-Wege-Taster usw. ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Wippschalters gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Schnittansicht einer als Zwei-Wege-Taster ausgebildeten Tastschalteranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3a eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine als Vier-Wege-Taster ausgebildeten Tastschalteranordnung mit einem in der Nullposition befindlichem Tasterelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3b eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die als Vier-Wege-Taster ausgebildete Tastschalteranordnung gemäß dem in 3a dargestelltem Ausführungsbeispiel mit aus der Nullposition gekipptem Tasterelement;
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4a eine schematische und perspektivische Seitenansicht einer Tastschalteranordnung in einer Nullposition gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4b eine schematische und perspektivische Seitenansicht der in
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4a dargestellten Tastschalteranordnung in einer Betätigungslage;
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4c eine schematischen Schnittansicht der in 4a dargestellten Tastschalteranordnung; und
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4d eine schematischen Schnittansicht der in 4b dargestellten Tastschalteranordnung.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine als Zwei-Wege-Taster ausgebildete Tastschalteranordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Tastschalteranordnung 10 umfasst dabei ein Tasterelement 16, welches beispielsweise als Teller ausgebildet sein kann und an einem ortsfesten Lagerpunkt 14 kippbar angeordnet ist. Am Lagerpunkt 14 kann beispielsweise zur Lagerung des Tasterelements 16 ein Lagerelement, wie z. B. ein Kugellager oder ein Kardangelenk, angeordnet sein. Das Tasterelement 16 ist dabei so gelagert, dass es um mindestens eine Raumachse, in diesem Fall die z-Achse des eingezeichneten Koordinatensystems, kippbar ist. Das Lagerelement kann dabei beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Gehäuse der Tastschalteranordnung 10 gekoppelt oder an diesem angeordnet sein. Weiterhin umfasst die in diesem Beispiel als Zwei-Wege-Taster ausgebildete Tastschalteranordnung 10 zwei Betätigungsstößel 18a und 18b, welche jeweils an gegenüberliegenden Stellen in Bezug auf den zentralen Lagerpunkt 14 mit dem Tasterelement 16 gekoppelt sind. Darüber hinaus sind diese Betätigungsstößel 18a und 18b mit jeweils einem Schalterelement 20a bzw. 20b, z. B. einem Mikroschalter, gekoppelt, welche auf einer Kontaktbasis 12 angeordnet sind. Die Betätigungsstößel 18a und 18b sind dabei derart mit dem Tasterelement 16 gekoppelt, dass durch Kippen des Tasterelements 16 um die z-Achse in eine erste Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn der erste Betätigungsstößel 18a nach unten bewegt wird und ein Schalterelement 20a, welches auf der Kontaktbasis 12 angeordnet ist, betätigt. Gleiches gilt für den zweiten Betätigungsstößel 18b bei einem Kippen des Tasterelements 16 im Uhrzeigersinn. Die eben beschriebene Kopplung zwischen dem Tasterelement 16 und den Betätigungsstößeln 18a und 18b kann beispielsweise schon allein durch Auflegen des Tasterelements 16 auf die Betätigungsstößel 18a und 18b bewirkt werden, ohne dass dafür eine feste Verbindung zwischen den Betätigungsstößeln 18a bzw. 18b und dem Tasterelement 16 erforderlich ist.
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Erfindungsgemäß umfasst die Tastschalteranordnung 10 auf besonders vorteilhafte Weise ein eine Rückstelleinrichtung 24 mit einem Rückstellelement 24a, welches an der Kontaktbasis 12 angeordnet ist.
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Dieses Rückstellelement 24a ist zumindest zum Teil aus einem elastischen Material gebildet, z. B. als Gummimatte ausgebildet oder als eine mit einem Fluid gefüllte elastische, reversibel deformierbare Hülle oder als Feder o. ä. ausgebildet. Insbesondere ist das Rückstellelement 24a reversibel komprimierbar, wobei aus einer Kompression des Rückstellelements 24a eine Rückstellkraft resultiert, welche in Richtung der y-Achse gerichtet ist. Die Rückstelleinrichtung 24 ist nun weiterhin mit den Betätigungsstößeln 18a und 18b gekoppelt. Zu diesem Zeck umfasst die Rückstelleinrichtung 24 ein erstes Kopplungselement 26, welches beispielsweise ringförmig, kragenförmig oder auch segmentiert von der Außenseite der Rückstelleinrichtung 24 hervorstehend ausgebildet sein kann. Des Weiteren umfassen die Betätigungsstößel 18a und 18b auch jeweils ein zweites Kopplungselement 28, welche jeweils starr mit den Betätigungsstößeln 18a und 18b verbunden sind und in Richtung der Stützeinrichtung 14 von den jeweiligen Betätigungsstößeln 18a bzw. 28b hervorstehen und mit ihrer Unterseite die Oberseite des ersten Kopplungselements 26 kontaktieren können.
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Durch diese Kopplung kann auf besonders einfache Weise eine aus einer Kompression des Rückstellelements 24a resultierende Rückstellkraft über die Kopplungselemente 26 und 28 und den jeweiligen Betätigungsstößeln 18a bzw. 18b auf das Tasterelement 16 übertragen werden. Darüber hinaus kann durch Betätigung des Tasterelements 16 und ein daraus resultierendes Kippen des Tasterelements 16 eine Abwärtsbewegung des entsprechenden Betätigungsstößels 18a bzw. 18b bewirkt werden (vgl. 3b). Dabei wird gleichzeitig durch die Kopplung der Kopplungselemente 26 und 28 eine Abwärtsbewegung der Rückstelleinrichtung 24 bewirkt, wodurch das Rückstellelement 24a (weiter) komprimiert wird und eine Rückstellkraft hervorruft oder vergrößert. Das „weiter Komprimieren” und das „Vergrößern” der Rückstellkraft bezieht sich insbesondere auf den Fall, dass das Rückstellelement 24a auch bereits in der Nullposition des Tasterelements 16 vorgespannt ist bzw. zum Teil komprimiert ist, so dass auch ohne äußere Krafteinwirkung Rückstellkräfte auf das Tasterelement 16 einwirken, welche dieses besonders stabil in seiner Nullposition halten.
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Der besonders große Vorteil dieser Tastschalteranordnung 10 ist nun, dass sich eine Anfangsbetätigungskraft vorsehen lässt. Dies wird zum einen dadurch bewerkstelligt, dass eine zentrale Rückstelleinrichtung 24 vorgesehen ist, welche mit allen Betätigungsstößeln 18a und 18b gekoppelt ist, anstatt wie im Stand der Technik jeden Stößel mit einem jeweiligen Rückstellelement zu versehen. Zum anderen wird dies zudem durch die Kopplung der Rückstelleinrichtung 24 über die Betätigungsstößel 18a und 18b – und nicht direkt – mit dem Tasterelement 14 ermöglicht. Für die Kopplung stehen dabei viele Möglichkeiten bereit, jedoch soll die Kopplung so ausgestaltet sein, dass im Falle der Betätigung eines Betätigungsstößels 18a oder 18b die anderen Betätigungsstößel 18b oder 18a von der Rückstelleinrichtung 24 entkoppeln. Eine derartige Kopplung kann sehr einfach ausgebildet sein und umgesetzt werden, z. B., wie in 2 dargestellt, durch eine einfache Überlappung von Kopplungselementen 26 und 28. Im Moment der Betätigung des Tasterelements 16 entkoppeln alle Betätigungsstößel 18a oder 18b von der Rückstelleinrichtung 24 bis auf den, der durch die Betätigung des Tasterelements 16 abwärts bewegt wird. Durch diese Entkopplung sind die anderen Betätigungsstößel 18a oder 18b somit kraftfrei gestellt. Zumindest findet weder ein Kraftübertrag zwischen den nicht betätigten Betätigungsstößeln 18a oder 18b und Rückkopplungseinrichtung 24 noch zwischen dem Tasterelement 16 und den entkoppelten Betätigungsstößeln 18a oder 18b statt. Dadurch kann die durch das Rückstellelement 24a bewirkte Rückstellkraft im Moment der Betätigung nicht durch andere Kräfte kompensiert werden.
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3a zeigt dabei eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine als Vier-Wege-Taster ausgebildeten Tastschalteranordnung mit einem in der Nullposition befindlichem Tasterelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3b diese Tastschalteranordnung mit aus der Nullposition gekipptem Tasterelement.
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Der hierbei exemplarisch als Vier-Wege-Taster ausgebildete Tastschalteranordnung 10 umfasst vier Betätigungsstößel 18a, 18b, 18c und 18d (vgl. 4a–4d), wobei aufgrund der Querschnittsdarstellung nur drei davon dargestellt sind. Weiterhin umfasst diese Tastschalteranordnung 10 entsprechend auch vier Schalterelemente (ebenfalls nur zwei dargestellt) 20a, 20b mit denen die jeweiligen Betätigungsstößel 18a, 18b, 18c und 18d gekoppelt sind. Darüber hinaus ist das Tasterelement 10 in einem Lagerpunkt 14 nun so gelagert, dass es um zwei Raumachsen, hier die z- und die x-Achse, kippbar ist.
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Die Nullposition stellt insbesondere eine stabile Gleichgewichtslage des Tasterelements 16 dar und soll in 3a und 3b durch die Ebene E veranschaulicht werden, in welcher sich das Tasterelement 16 in seiner Nullposition im Wesentlichen befindet, so dass sich insbesondere die oberen Enden der Betätigungsstößel 18a, 18b, 18c und 18d auf gleicher Höhe befinden.
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3b zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Tastschalteranordnung 10 gemäß dem in 3a dargestelltem Ausführungsbeispiel mit aus der Nullposition gekipptem Tasterelement 16. In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, dass bei einer Betätigung des ersten Betätigungsstößels 18a über das Tasterelement 16 der zweite Betätigungsstößel 18b (und auch die anderen Betätigungsstößel 18c und 18d) sowohl vom Tasterelement 16 als auch von der Rückstelleinrichtung 24 entkoppelt ist, so dass keine Kraft zwischen dem Tasterelement 16 und dem zweiten Betätigungsstößel 18b (und auch den anderen Betätigungsstößeln 18c und 18d) und zwischen dem zweiten Stützelement 24 und dem zweiten Betätigungsstößel 18b (und den anderen Betätigungsstößeln 18c und 18d) übertragbar ist. Bei der Betätigung des ersten Betätigungsstößels 18a ist der zweite Betätigungsstößel 18b (und die anderen Betätigungsstößel 18c und 18d) also kraftfrei gestellt. Dadurch wird es ermöglicht eine Anfangsbetätigungskraft für das Kippen des Tasterelements 16 vorzusehen, die deutlich größer ist als Null, bevorzugt z. B. 1 N, da beim Kippen des Tasterelements 16 der zweite Betätigungsstößel 18b (und die anderen Betätigungsstößel 18c und 18d) entkoppelt und somit die durch Kompression des Rückstellelements 24a bewirkte Rückstellkraft nun allein über den ersten Betätigungsstößel 18a auf das Tasterelement 16 wirkt. Durch diese Ausgestaltung kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise die Nullposition des Tasterelements 16 in ihrer Stabilität optimiert werden und gleichzeitig die Haptik und das Bedienempfinden bei der Betätigung der Tastschalteranordnung 10 deutlich komfortabler gestaltet verbessert werden. Dabei können auch weitere Rückstellelemente 30 vorgesehen sein die mit jeweils einem Betätigungsstößel 18a, 18b, 18c und 18d gekoppelt sind, um z. B. diese im Falle einer Entkoppelung vom Tasterelement 16 und von der Rückstelleinrichtung 24 besser in ihrer Position zu halten.
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Darüber hinaus können die Betätigungsstößel 18a, 18b, 18c und 18d und/oder auch die Rückstelleinrichtung, insbesondere in ihrer Bewegung, durch eine geeignete Kopplung mit einem Gehäuse der Tastschalteranordnung oder eine durch das Gehäuse bereitgestellte Führung und stabilisiert werden.
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Die 4a–4d zeigen perspektivische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels der Tastschalteranordnung 10, welcher in diesem Fall wiederum als 4-Wege Taster ausgebildet ist und somit vier Betätigungsstößel 18a, 18b, 18c und 18d umfasst. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in diesen Figuren das Tasterelement 16 nicht dargestellt.
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4a zeigt die Tastschalteranordnung 10 in der Nullposition, und 4c zeigt die dazu korrespondierende Querschnittsdarstellung (ohne dargestellte Kontaktbasis). Die 4b zeigt die Tastschalteranordnung 10 in einer Betätigungslage, wobei in dieser Darstellung der rechte Betätigungsstößel 18b betätigt ist, und 4d die dazu korrespondierende Querschnittsdarstellung (ohne dargestellte Kontaktbasis).
